
- •Глава 11 Фотоэлементы, применяемые в настоящее время, и опытные разработки.
- •11.1 Введение
- •11.2 Кремниевые фотоэлементы
- •11.2.1 Получение чистого кремния [4]
- •(По материалам Ciszek, t.F., 1988, © ieee.)
- •11.2.2 Фотоэлементы из монокристаллического кремния
- •11.2.3 Фотоэлементы из поликристаллического кремния
- •11.2.4 Кремниевые фотоэлементы с утопленными/скрытыми контактами
- •11.2.5 Другие виды фотоэлементов из тонкослойного кремния
- •11.2.6 Фотоэлементы из аморфного кремния
- •11.3 Фотоэлементы из арсенида галлия
- •11.3.1 Введение
- •11.3.2 Получение чистых компонентов для производства фотоэлементов
- •(По материалам Энциклопедии химической технологии Кирка-Отмера, 2-е издание, © 1968 Изд. «Джон Вайли и сыновья». Использовано с согласия издательства)
- •11.3.3 Производство фотоэлементов из арсенида галлия
- •Приведено в Таблице 11.1
- •11.3.4 Производительность фотоэлемента
- •11.4 Фотоэлементы из диселенида меди-индия (галлия)
- •11.4.1 Введение
- •11.4.2 Получение чистых компонентов для производства фотоэлементов
- •11.4.2 Производство фотоэлементов из диселенида меди-индия (cis)
- •11.4.4 Производительность фотоэлемента
- •11.5 Фотоэлементы из теллурида кадмия
- •11.5.1 Введение
- •11.5.3 Изготовление фотоэлемента из теллурида кадмия
- •11.5.4 Производительность фотоэлемента
- •11.6 Новые разработки в области производства фотоэлементов
- •11.6.1 Новые разработки в технологии изготовления фотоэлементов на основе кремния
- •11.6.2 Коллекторы на базе семейства фотоэлектрических устройств из диселенида меди-индия
- •11.6.3 Новейшие технологии с использованием химических элементов III-V и II-VI групп.
- •11.6.4 Другие технологии
- •11.6.5 Заключение
- •Приложение а Показатели среднесуточной солнечной освещенности в некоторых населенных пунктах разных стран
- •Приложение б частичной перечень интернет сайтов, посвященных вопросам фотоэлектрической энергии
- •Приложение с контрольный перечень требований для контроля проектной документации
11.4.2 Производство фотоэлементов из диселенида меди-индия (cis)
Несмотря на то, что из диселенида меди-индия можно изготовить как переход n-типа, так и переходp-типа, однородные переходы в полупроводниковых материалах не отличаются ни стабильностью, ни эффективностью. При этом, хороший переход можно получить, если это будет гетеропереход из сульфида кадмия с проводимостьюn-типа и диселенида меди-индия с проводимостьюp-типа.
В идеале, рядом с переходом должен
располагаться слой материала с
квазисобственной электропроводностью
с тем, чтобы обедненный слой, который
будет улавливать электронно-дырочные
пары, был как можно более широким.
Диффузионная длина носителей заряда
может достигать 2
м,
что сопоставимо с толщиной самой пленки.
На Рисунке 11.13 изображено строение
базового фотоэлемента изZnO/CdS/CIGS/Mo,
которые имел широкое применение в момент
написание данной работы. Еще раз напомним,
что технология производства тонкопленочных
фотоэлементов на основе диселенида
меди-индия-галлия (CIGS)
благодаря работе партнерской программы
содействия развитию фотоэлектричества
с использованием тонкопленочных
материалов развивается очень быстрыми
темпами, поэтому, вполне возможно, что
когда читатель будет знакомиться с
содержанием данного раздела, приведенная
на Рисунке 11.13 схема строения фотоэлемента
устареет и сможет лишь служить иллюстрацией
того, как развивались технологии
производства тонкопленочных фотоэлементов,
и какие проблемы на этом пути возникали.
Для производства базового фотоэлемента, изображение которого приведено на Рисунке 11.13, потребовалось задействовать десяток химических и физических процессов: высокочастотное и реактивное напыление, химическое осаждение из паровой/газовой фазы, выпаривание в вакууме, нанесение покрытия методами распыления и электроосаждения. Иногда эти процессы осуществляются последовательно, а в ряде случаев – одновременно.
Рисунок 11.13 Типовая конструкция фотоэлемента из диселенида меди-индия-галлия на основе тонкопленочной технологии [35,36]
Комментарий к Рисунку 11.13:
Mo Back contact – контакт к тыльной поверхности фотоэлемента из молибдена
Soda glass substrate – подложка из натриевого стекла
ARC – противоотражающее покрытие
В процессе физического осаждения из
паровой фазы (благодаря использованию
которого в лабораторных условиях удалось
добиться рекордно высокого показателя
производительности фотоэлемента),
компоненты солнечного элемента осаждаются
в условиях достаточно высокого вакуума
интенсивностью 10торр. В процессе физического осаждения
из паровой фазы четыре элемента можно
испарить либо одновременно, либо
последовательно и затем подвергнуть
воздействию селена, или же испарять
последовательно в присутствии селена.
В процессе осаждения из паровой фазы
температура стеклянной заготовки с
напылением из натриевой извести(стекло
из натриевой извести) поддерживается
в диапазоне от 300 до 600°С.
Изготовление омического контакта к лицевой поверхности фотоэлемента не представляет сложности, обычно оксид цинка хорошо справляется со своей функцией. Сложность состоит в том, чтобы добиться достаточно высокой проводимости, при этом не поглотив ни одного из падающих фотонов. Зачастую, оксид цинка наносят двумя слоями. Слой, соприкасающийся со стеклом, обычно обладает ярко выраженной проводимостью n-типа, при этом с сульфидом кадмия контактирует очень тонкий слой с собственной проводимостью. Более сильнолегированный слой имеет высокую проводимость (в районе 4 Ом/квадрат, в результате чего тонкий слой с собственной проводимостью играет роль пассивирующего слоя между тонким слоем из сульфида кадмия и прозрачным проводящим оксидом (TCO), но при этом является достаточно тонким для того, чтобы не препятствовать эффективному перемещению электроном в направленииTCO.